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  主題活動信息內(nèi)容：中國化工學(xué)好在中石化、 中石油、 中國海油、 中國中化、 中國化工、 我國能源集團和延長石油及其地區(qū)煉油廠、 煤化、 化工廠企業(yè)設(shè)備管理單位的全力支持下，擬訂于 2021 年 5 月 12～14 號舉辦“2021 年（第二屆）我國石油化工設(shè)備檢檢修技術(shù)性交流會” 。 大會將為石油化工設(shè)備管理方法管理者與設(shè)備制造、 檢給予行之有效的互動平臺，產(chǎn)生創(chuàng)新管理和實體線技術(shù)性的產(chǎn)品研發(fā)與運用規(guī)章。若有意愿宣傳教育展現(xiàn)出席會議請聯(lián)絡(luò)非常石油化工。（大會經(jīng)營規(guī)模400-600人）

  主題活動信息內(nèi)容：中石油和石油化工工程項目促進會機構(gòu)中國石油/中國石化/中國海油/中化集團/中國定為 2021 年 4 月 14～ 16號在青島舉行“2021 年我國石油化工行業(yè)物流倉儲技術(shù)革新交流會”。原油、化工廠、燃氣、易燃易爆品、劇毒品等危險物品領(lǐng)域的貨運物流、運送、 倉儲物流主要負責(zé)人， 就現(xiàn)階段原油和化工廠物流倉儲領(lǐng)域向產(chǎn)業(yè)化、 系統(tǒng)化、 規(guī)?；?、 智能化系統(tǒng)的角度發(fā)展趨勢開展探討和溝通交流。若有意愿宣傳教育展現(xiàn)出席會議請聯(lián)絡(luò)非常石油化工。

  主題活動信息內(nèi)容：中國化工學(xué)好機構(gòu)中國石油/中國石化/中國海油/中化集團/神定為2021年3月22-24日在寧波市舉行“2021（第五屆） 國際性烷烴及異戊橡膠交流會"。將以“烷烴及異戊橡膠全產(chǎn)業(yè)鏈:新時期、 新挑戰(zhàn)、 新發(fā)展為主題風(fēng)格”， 不斷對焦三大重點領(lǐng)域的改革創(chuàng)新——“烷烴和異戊橡膠原料和生產(chǎn)工藝” 、 “異戊橡膠制取和金屬催化劑技術(shù)性” 及其“異戊橡膠商品和運用” ， 深層次研究產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃新方位、 技術(shù)性提升新思維。若有意愿宣傳教育展現(xiàn)出席會議請聯(lián)絡(luò)非常石油化工。

  非常石油化工具體內(nèi)容：對于甲醇制烷烴設(shè)備（MTO）反映物質(zhì)余熱和凝結(jié)水的余熱沒有獲得運用的狀況，選用統(tǒng)計分析方法對原料甲醇-反映物質(zhì)換熱全過程開展剖析，明確提出2個提升對策，一是選用MHE高效率換熱器收購反映系統(tǒng)軟件余熱，二是選用SER蒸氣動能收購技術(shù)性收購凝結(jié)水余熱。對于一套30萬t/a的MTO設(shè)備提升后，烷烴用汽量減少0.3t/t，烷烴產(chǎn)品成本減少45元/t，經(jīng)濟收益1362萬余元/a。

  非常石油化工關(guān)鍵字：甲醇；烷烴；余熱環(huán)保節(jié)能；MTO

  甲醇制烷烴（MTO）技術(shù)性早已完成現(xiàn)代化，做為一個新起的加工工藝，發(fā)展趨勢時間比較晚，在動能運用上不足充足，因而在環(huán)保節(jié)能層面有很大的提高室內(nèi)空間[1,2]。MTO設(shè)備的原料為液態(tài)甲醇，必須根據(jù)換熱和蒸汽換熱器汽化后進到管式反應(yīng)器。一套30萬t/a（以烷烴生產(chǎn)量計）的MTO設(shè)備，原料加熱必須耗費發(fā)熱量12600萬kW，在其中耗費蒸氣70t/h，花費9408萬￥/a，占成本費的12%。此外，該設(shè)備造成很多的凝結(jié)水，凝結(jié)水的余熱沒有獲得合理運用。

  浦江龍等[3]根據(jù)Aspen plus開展了熱學(xué)仿真模擬獲得了在化學(xué)反應(yīng)全過程的影響因素中（溫度、工作壓力、水成分等），溫度針對反映的危害較大的結(jié)果。匯能集團甲醇制烷烴（SHMTO）技術(shù)性通過生產(chǎn)流程和金屬催化劑特性領(lǐng)域的提升后，初次得出的生產(chǎn)制造結(jié)果也做到了同業(yè)競爭領(lǐng)先地位[4]。周立進等[5]引進高溫?zé)煔饷摿蚍从衬K并提升商品高溫余熱回收互聯(lián)網(wǎng)后，與傳統(tǒng)手工藝對比，總耗能減少24.5%。匯能集團呼和浩特煤化企業(yè)對MTO設(shè)備再造地?zé)岵膳到y(tǒng)軟件實現(xiàn)了提升更新改造[6]，改造內(nèi)容有：提升再造工作壓力；減少金屬催化劑循環(huán)系統(tǒng)量、提升待生定碳；增加再造運輸蒸氣占比；提液水回?zé)捀娜胗退蛛x器系統(tǒng)軟件；提升再造藏量；減少再造溫度等技術(shù)改造計劃方案，不但將生產(chǎn)制造負載提升到110%，并且還附加產(chǎn)出率3.5MPa蒸氣，獲得了較好的經(jīng)濟收益。孫高攀不起[7]將甲醇生成和甲醇制烷烴原料加熱加工工藝開展了提升，明確提出甲醇生成工藝流程的脫輕塔后退至MTO入料加熱工段長，減少設(shè)備實際操作難度系數(shù)，節(jié)省項目投資，減少耗能。

  對于減少MTO原料甲醇的汽化全過程用能提升層面的科學(xué)研究很少有報導(dǎo)，華賁[8]明確提出的“三階段”基礎(chǔ)理論從動能運用的實質(zhì)考慮，對冶煉廠催化裝置的余熱開展提升綜合利用，獲得了明顯的社會經(jīng)濟效益和社會效益。華賁[9]論述了節(jié)能減排的基本上意識和實施規(guī)劃的關(guān)鍵實際意義，闡述了總步驟和動能綜合性提升中間的密切相關(guān)，并對于老設(shè)備深層次環(huán)保節(jié)能和優(yōu)化系統(tǒng)明確提出了改善建議。張高博等[10]選用“三階段”基礎(chǔ)理論各自對柴油機加氫裝置的塔、換熱互聯(lián)網(wǎng)、熱處理爐和機泵開展優(yōu)化系統(tǒng)，獲得了設(shè)備耗能降低38.9%的顯著效果，該方式也可用作別的設(shè)備的全方位環(huán)保節(jié)能提升。

  文中以中國早已動工的一套30萬t/a的MTO設(shè)備為例子，選用“三階段”基礎(chǔ)理論對原料加熱步驟開展提升，明確提出收購凝結(jié)水余熱，取代原料汽化用汽的改進方案。

  1 方式和基本原理

  1.1 的測算

  即合理能。針對一股貨運物流，當(dāng)系統(tǒng)軟件由隨意情況可逆性轉(zhuǎn)變到自然環(huán)境情況時，其動能大限度轉(zhuǎn)換的有用功，稱之為[11]，計算方法如下所示：

  1.2 換熱器點評

  對一個換熱器的動能利用率的評估通常選用熱學(xué)第一基本定律，點評其熱效η，熱效率越高，該換熱器的熱量收購實際效果越好。但這類評價方法沒法點評出換熱器熱氣和內(nèi)冷溫位的合理配對，及其換熱器的合理型號選擇。選用熱學(xué)第二基本定律，用高效率ηex來點評熱傳導(dǎo)全過程，可以獲得更科學(xué)合理的結(jié)果，針對后面的換熱器的改造方案強調(diào)方位。常用的公式計算如下所示：

  2 MTO設(shè)備步驟和剖析

  MTO設(shè)備主要包含反映再造系統(tǒng)軟件和急涼水洗系統(tǒng)軟件，及其搭配的供熱工程項目系統(tǒng)軟件。反映再造系統(tǒng)選用循環(huán)流化床和不徹底再造加工工藝；自設(shè)備外界的液態(tài)甲醇經(jīng)加溫汽化和太熱后以汽態(tài)進到管式反應(yīng)器，反映物質(zhì)經(jīng)旋風(fēng)除塵器收購帶入的小量石粉后進到急涼水洗系統(tǒng)軟件。再造系統(tǒng)軟件根據(jù)主離心風(fēng)機為再造器給予燒糊氣體。

  急涼水洗系統(tǒng)軟件的首要機器設(shè)備包含急冷塔、水清洗塔和廢水汽提塔。反映物質(zhì)在激冷塔中去除太熱，在水清洗塔中清洗出帶上的金屬催化劑。急冷塔和水清洗塔底端排除的清洗水送至廢水汽提塔收購當(dāng)中的甲醇、二甲醚等有機化合物。

  供熱工程項目系統(tǒng)軟件主要包含CO垃圾焚燒爐、余熱加熱爐和再造器外取熱水器，其功效是自來水取下系統(tǒng)軟件的熱能發(fā)生蒸氣。

  2.1 原料甲醇汽化步驟

  原料甲醇自儲罐區(qū)至MTO設(shè)備的原料儲罐，經(jīng)甲醇泵變壓后，先后與過濾水和凝結(jié)水換熱器后，進到甲醇汽化器，由蒸氣做為熱原開展汽化，氣化后的甲醇再度與氣相反應(yīng)物質(zhì)換熱后進到管式反應(yīng)器，見圖1。

  圖1 原料汽化流程表

  液態(tài)甲醇汽化步驟中有3組換熱器。對它進行剖析，換熱器E1201AB、E1104AB、E1102AB的多數(shù)均值溫度差各自為107℃、32℃、54℃，相匹配的損花費各自為306￥/h、35￥/h、51￥/h。由此可見，E1201AB的多數(shù)熱傳導(dǎo)溫度差顯著高過E1104AB和E1102AB，損花費也與此同時明顯高過E1104AB、E1102AB，由此可見，減少損的具體措施是減少熱傳導(dǎo)溫度差。對策來源于2個層面，一方面是以熱原側(cè)下手減少通道溫度，另一方面從熱阱側(cè)下手，提升甲醇在進到甲醇汽化器以前的溫度，見表1。

  2.2 反映物質(zhì)換熱全過程

  反映物質(zhì)（125t/h，460℃）的換熱步驟是最先與來源于甲醇汽化器的氣相色譜甲醇換熱至340℃，隨后再進到激冷、水清洗塔，清洗金屬催化劑，去除太熱，將反映物質(zhì)水冷疑后，反映氣（40℃）進到烷烴分離出來設(shè)備。

  2.2.1 發(fā)熱量剖析

  反映物質(zhì)的發(fā)熱量依照收購至60℃測算，可以收回的總發(fā)熱量為209160MJ/h，具體收購的余熱一部分用以與甲醇換熱，換熱量為62748MJ/h；剩下的發(fā)熱量進到急冷塔和水清洗塔，根據(jù)急涼水和水清洗水做為烷烴分離出來塔底熱原，換熱量為134197MJ/h，發(fā)熱量利用率為94%，剩下的發(fā)熱量由冷卻循環(huán)水和空冷器帶出系統(tǒng)軟件。

  2.2.2 剖析

  反映物質(zhì)換熱全過程的損比較大，尤其是激冷、水清洗塔的損占總損的67%。表明反映物質(zhì)的發(fā)熱量未獲得靈活運用?，F(xiàn)階段反映物質(zhì)-甲醇換熱器選用一般的立柱式換熱器，熱側(cè)進出口貿(mào)易溫度為460~340℃，冷側(cè)進出口溫度為100~144℃，多數(shù)均值熱傳導(dǎo)溫度差達到277℃。一般情形下，有效的熱傳導(dǎo)溫度差在20~50℃。該加工工藝中因為熱側(cè)原材料中帶有金屬催化劑顆粒物，非常容易積垢，導(dǎo)致熱傳導(dǎo)實際效果降低，危害了反映物質(zhì)余熱的靈活運用，造成很多余熱進到急冷塔由冷卻循環(huán)水帶出設(shè)備，導(dǎo)致?lián)p擴大。選用統(tǒng)計分析方法對該換熱全過程開展剖析，與通常的換熱溫度差對比，損產(chǎn)生的經(jīng)濟效益損害達到3492萬￥/a。

  2.3 凝結(jié)水系統(tǒng)軟件的余熱運用狀況

  MTO設(shè)備凝結(jié)水關(guān)鍵來源于原料加熱和廢水汽提2個模塊。雙路凝結(jié)水與此同時進到到凝結(jié)水閃蒸罐V1205，閃蒸罐頂工作壓力為0.17 MPa，凝結(jié)水中的閃蒸氣變成乏氣排盡，排汽量為2t/h。罐底的凝結(jié)水再次根據(jù)甲醇-凝結(jié)水換熱器E1102AB換熱，及其根據(jù)空冷器制冷至93℃送出設(shè)備，見圖2。

  圖2 凝結(jié)水系統(tǒng)軟件工藝設(shè)計流程圖

  凝結(jié)水的余熱沒有獲得收購。雙路凝結(jié)水可回收利用的余熱16733MJ/h，在其中：

  （1）廢水汽提塔凝結(jié)水：該凝結(jié)水由污水汽提塔應(yīng)用1.0MPa蒸氣造成，總流量25t/h，溫度176℃。假如收購余熱至100℃，可回收利用的余熱7949MJ/h。具體制造中，該路凝結(jié)水與原材料換熱，溫度從176℃降到116℃，收購的余熱僅為6275MJ/h，余熱利用率為79%。

  （2）甲醇汽化器凝結(jié)水：該凝結(jié)水由甲醇汽化器應(yīng)用的0.4MPa蒸氣造成，總流量70t/h，溫度130℃。依照凝結(jié)水減溫至100℃，可回收利用余熱8784MJ/h。

  各界凝結(jié)水的狀況見表3。

  表3 DMTO設(shè)備凝結(jié)水基本數(shù)據(jù)分析表

  3 改進方案和效益評估

  3.1 改進方案

  3.1.1 更新改造立柱式換熱器

  MHE高效率換熱器是一種防積垢換熱器[12]，選用了高效率換熱管 螺旋式折流板，具備避免固態(tài)顆粒物積垢的工作能力，與此同時增強了管程和殼程的流動速度，明顯增強了換熱實際效果，因而合適用在帶有金屬催化劑顆粒物的反映物質(zhì)的換熱步驟中。將現(xiàn)階段的立柱式換熱器拆換為MHE高效率換熱器，可以加強反映物質(zhì)和氣相色譜甲醇換熱，充足收購反映物質(zhì)余熱，減少甲醇汽化蒸氣量。其特性是具備較好的防堵特性，可以合理降低因為反映物質(zhì)中金屬催化劑的堆積造成的換熱高效率降低的問題。更新改造后，立柱式換熱器出入口氣相色譜甲醇的溫度由144℃提升至180℃，提高了36℃。提升后的甲醇汽化步驟如下圖3所顯示（圖內(nèi)實線框中為提升后結(jié)果）。

  圖3 甲醇汽化提升后的流程表

  3.1.2 收購凝結(jié)水余熱

  現(xiàn)階段的蒸氣動能收購技術(shù)性包含超低溫?zé)岚l(fā)電量、蒸氣引射和蒸汽縮小三種。蒸汽壓縮機技術(shù)方案選用蒸汽壓縮機對凝結(jié)水閃蒸的乏氣開展充壓[13]，收購凝結(jié)水的余熱，熱能工程變換高效率做到80%以上。上海市慧得企業(yè)對該技術(shù)性開展了轉(zhuǎn)換，開發(fā)設(shè)計了SER蒸氣動能收購發(fā)電機組。選用電為驅(qū)動力，對凝結(jié)水余熱開展收購和更新運用，發(fā)電機組造成0.3MPa蒸氣6.6t/h可用以原料汽化，收購蒸氣以后的凝結(jié)水溫度100~105℃依然選用原來的步驟與甲醇原料換熱以后送出設(shè)備。該工藝既收購了凝結(jié)水的余熱，又減少空冷器的能耗。

  提升后的過程見圖4（圖內(nèi)實線框中為提升后結(jié)果）。

  圖4 凝結(jié)水提升流程表

  3.2 提升后的剖析

  提升后，再度選用分析方法對甲醇汽化步驟和反映物質(zhì)的換熱步驟開展剖析。

  3.2.1 原料甲醇汽化步驟

  采用增上SER發(fā)電機組的提升對策后，E1201AB的熱側(cè)通道溫度由210℃減少至190℃，降低了20℃；E1102AB冷側(cè)出入口溫度由73℃提升至80℃，提高了7℃。換熱全過程的損由提升前的5606 MJ/h減少至提升后的4812 MJ/h，減少了14%。損花費由329萬￥/a減少到283萬￥/a，降低了14%。結(jié)果見表4。

  表4 提升后甲醇汽化步驟剖析

  3.2.2 反映物質(zhì)換熱步驟

  選用MHE高效率換熱器對反映物質(zhì)換熱器E1202AB開展更新改造，提升了甲醇進管式反應(yīng)器的溫度，由提升前的144℃提高至180℃，提升36℃。反映物質(zhì)換熱步驟的損由提升前的59383 MJ/h減少至提升后的57383 MJ/h，減少了3.3%。損花費由3492萬￥/a減少到3373萬￥/a，降低了3.3%。結(jié)果如表5所顯示。

  表5 提升后反映物質(zhì)汽化步驟剖析

  3.3 環(huán)保節(jié)能實際效果

  （1）反映物質(zhì)換熱步驟。選用MHE高效率換熱器對反映物質(zhì)換熱器E1202AB開展更新改造，提升了甲醇進管式反應(yīng)器的溫度，這一部分發(fā)熱量最后轉(zhuǎn)換為3.5MPa蒸氣2.6t/h，可減少蒸氣耗費4%。

  （2）凝結(jié)水余熱收購。增上SER蒸氣動能收購發(fā)電機組可以從凝結(jié)水中收購0.3MPa蒸氣6.6t/h（5.5萬t/a），減少蒸氣耗費9%。與此同時節(jié)省空冷器額定功率101kW，需要耗電452kW，節(jié)能量折標煤5227t/a。

  3.4 經(jīng)濟效益

  兩項措施后，按照每噸3.5MPa蒸汽200元、每噸0.3MPa蒸汽120元、1kWh電0.7元計算，總效益1362萬￥/a，當(dāng)前裝置的乙烯/丙烯產(chǎn)量為30萬t/a，平均降低乙烯/丙烯生產(chǎn)成本45元/t，具有良好的經(jīng)濟效益。

  MTO裝置的規(guī)模越來越大，目前研究的這套裝置建成時間為2014年，建設(shè)年代較早。目前國內(nèi)大型的MTO裝置已經(jīng)達到80萬t/a（以產(chǎn)品計）。但各裝置的原料氣化和反應(yīng)產(chǎn)物余熱回收的流程相似，因此該方法可以推廣應(yīng)用到其它規(guī)模的MTO裝置，同樣可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益。

  4 結(jié)論

  甲醇制烯烴（MTO）裝置原料氣化流程和反應(yīng)產(chǎn)物換熱流程存在溫差大，蒸汽耗量大的問題，以及凝結(jié)水余熱沒有得到利用的問題。采用分析方法對甲醇回收系統(tǒng)進行分析，可以發(fā)現(xiàn)損較大的換熱設(shè)備，確定節(jié)能方向。

  使用兩項專利技術(shù)對系統(tǒng)進行改造，一是采用MHE高效防垢換熱器更換反應(yīng)產(chǎn)物-甲醇氣換熱器，解決反應(yīng)產(chǎn)物側(cè)含有催化劑顆粒容易結(jié)垢，以及流速偏低換熱效率低的問題；二是使用SER蒸汽能量回收機組回收凝結(jié)水的余熱產(chǎn)生蒸汽，用于替代甲醇氣化器使用的0.4 MPa蒸汽。

  以一套30萬t/a的MTO裝置為例，兩項措施實施后可以提高反應(yīng)產(chǎn)物的效率3.3%，可以降低甲醇氣化流程的損14%。回收蒸汽9.2t/h，降低原料甲醇的氣化用汽13%，總效益1362萬￥/a。每噸烯烴的耗汽量降低0.3t，每噸烯烴的生產(chǎn)成本降低45元。

  不同規(guī)模的MTO裝置換熱流程基本相同，該技術(shù)可以推廣到各種規(guī)模的甲醇制烯烴裝置。（作者：張高博1，魏云輝1，汪廣春1，郭忠江2，陳平平3，1.上海；2.山東聯(lián)；3.福建）

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